電動汽車動力及控制技術的設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 后置（FR） 、驅動橋 后置（RR）等驅動模式； 傳動機構緊湊，傳動效率高，安裝方便電動機—驅動橋整體式驅動系統：、差速器等驅動總成，電動機有一個空心軸，有一個驅動橋的半軸從電動機空心軸中通過； 、驅動橋前置、 （FF） ， 電動機前置、驅動橋后置（FR） 、驅動橋后置（RR）等驅動模式； 傳動機構緊湊，傳動效率高，可以作為驅動橋布置在車架下面輪轂電動機分散驅動系統：電動機裝在車輪輪轂中，可以有 42 和 44 兩種布置方式，各個車輪之間的同步轉動或差速轉動由中央控制器的計算機系統控制；42 布置方式有雙前輪驅動模式和雙 后輪驅動模式；44 布置方式可以實現四輪驅動模式。 能騰出大量有效空間，便于布置。 燃料電池電動汽車 燃料電池電動汽車的構成燃料電池電動汽車的外形和內部空間與普通內燃機汽車幾乎沒什么差 別，特別是燃料電池電動轎車與普通內燃機轎車的外形無任何區別。單憑外 形是無法區分燃料電池汽車與普通內燃機汽車的。燃料電動汽車與傳統汽車 不同之處在于動力系統。 燃料電池電動汽車的動力系統主要由動力控制單元、 電動機、電池組、燃料箱、儲能裝置及燃料加入口等組成。 燃料電池電動汽車的動力系統組成是很復雜的，主要組成為燃料系統、 空氣供給系統、控制器、燃料電池組、蓄電池、DC/DC 轉換器、DC/AC 逆 變器、電動機或發電機及驅動齒輪等。 燃料電池電動汽車的種類雖然燃料電池汽車的歷史并不長，但由于燃料電池汽車具有突出的環保、 節能優勢，各種各樣結構的燃料電池汽車不斷問世。為了便與區分各種燃料 電池汽車的結構特征，對燃料電池汽車進行科學的分類是十分必要的，目前常見的方法有三種：根據汽車是否帶有儲能設備（如蓄電池、飛輪等）分類，據此可 把燃料電池汽車分為純燃料電池汽車和混合（復合）式燃料電池汽車。 根據燃料特點把燃料電池汽車分為直接燃料電池汽車和重整燃料電池汽車。 根據分句燃料氫的儲存方式的不同可以把燃料電池汽車分為壓縮氫燃料 電池汽車、液氫燃料電池汽車和合金吸附氫燃料電池汽車三種。 燃料電池電動汽車動力系統的工作原理由燃料電池組出發的電流經 DC/DC 逆變器后進入電動機驅動汽車行駛或經 DC/DC 轉換器向蓄電池充電，當汽車行駛時需要的動力超過電池的發電能力時，蓄電池也參與工作，其電流經過 DC/DC 轉換器進入電動機驅動汽車行駛。 燃料電池電動汽車的驅動形式驅動電機及其控制系統是燃料電池汽車的心臟，它的主要功能是使電能轉變為機械能，并通過傳統系統將能量傳動到車輪驅動車輛行駛。其基本構成有兩個部分：電機及控制器。電機由控制器控制，是一個將電能轉變為機械能的裝置。控制器的作用是將動力源的電能轉變為適合于電機運行的另一種形式的電能，所以控制器本質上是一個電能變換控制裝置。目前，燃料電池可以采用的電機驅動系統有直流電機驅動系統、異步電 機驅動系統、同步電機驅動系統和開關磁阻電機驅動系統。 26 第3章 電動車動力及控制設計 電動車驅動電機種類電動機是指依據電磁感應定律實現電能的轉換或傳遞的一種電磁裝置。 電動機也稱（俗稱馬達），在電路中用字母“M”（舊標準用“D”）表示。 它的主要作用是產生驅動轉矩，作為用電器或各種機械的動力源。 驅動電動機的種類電動機可分為交流電動機、直流電動機、交/直流點動機、控制電動機、開關、磁阻電動機及信號電動機等多種。適用于電力驅動的電動機可分為直 流電動機和交流電動機兩大類。目前在電動汽車上已應用的和應用前景的有 直流電動機、交流感應電動機、永磁無刷電動機、開關磁阻電動機等。 電動車驅動電機電動汽車由電動機驅動，電動機是電動汽車的關鍵部分。要使電動汽車具有良好的使用性能，驅動電機應具有較寬的調速范圍及較高的轉速、足夠 大的啟動扭距，還要具有體積小、質量輕、效率高且具有動態制動性強和能 量回饋的性能。 電動汽車對電動機的基本要求： 電動汽車的運行，與一般的工業應用不同，非常復雜。因此，對驅動系 統的要求是很高的，主要有：，過載能力強、過載系數應為 3～ 4，加速性能好，使用壽命長的特點。 2. 電動汽車用電動機應具有寬廣的調速范圍，包括恒轉矩區和恒功率 ，在恒轉矩區，要求低速運行時具有大轉矩，以滿足起動和爬坡的要求； 在恒功率區，要求低轉矩時具有高的速度，以滿足汽車在平坦的路面能夠高 速行駛的要求。 3．電動汽車用電動機應能夠在汽車減速時實現再生制動，將能量回收 并反饋回蓄電池，使得電動汽車具有最佳能量的利用率，這在內燃機汽車上 是不能實現的。 4．電動汽車用電動機應在整個運行范圍內，具有高的效率，以提高一次充電的續駛里程。另外還要求電動汽車用電動機可靠性好，能夠在較惡劣的環境下長期工 作，結構簡單適應大批量生產，運行時噪聲低，使用維修方便，價格便宜等。 直流電動機 直流電動機的基本構造直流電動機主要由靜止的定子和旋轉的轉子組成。定子由主磁極、換向 極、電刷裝置和機座組成。主磁極鐵芯上套有線圈，通入直流勵磁電流便會 產生磁場，即主磁場。換向極也由鐵芯及套在上面的線圈組成，其作用是產 生附加磁場。以減弱換向片與電刷之間的火花，避免燒蝕。機座除作電動機 的機械支架外，還作為各磁極間磁的通路。轉子由轉子鐵芯、轉子繞組、換 向器、軸和風扇組成。轉子鐵芯用來安裝轉子繞組，并作為電動機磁路的一 部分。轉子繞組的主要作用是產生感應電動勢并通過電流，以產生電磁轉矩。 換向器由換向片組成，換向片按一定規律與轉子繞組的繞組元件連接。 直流電動機的工作原理直流電動機包括倆個在空間固定的永久磁鐵，一個為 N 極，另一個為 S 極。在磁極的中間，裝有一個可以轉動的線圈，它的首末兩端分別接到兩片 圓弧形的換向片（銅片）上，兩個換向片之間、換向片與轉軸（與線圈一起 旋轉）之間均相互絕緣，為了把電樞繞組和外電路接通，在換向器上安置了 兩個固定不動的電刷。由于電刷和電源固定連接，因此無論線圈怎樣轉動， 總是上半邊的電流向里，下半邊的電流向外。由左手定則可知，通電線圈在 磁場中受到逆時針方向的力矩作用。雖然電流方向是交替變化的，但所受的 電磁力的方向不改變，因此線圈可以連續地按逆時針方向旋轉。這就是直流 電動機的工作原理。 直流電動機的運動特性與特點 直流電動機的運動特性包括工作特性和機械特性。工作特性是指電動機在額定電壓、額定勵磁電流不變的情況下，其轉速、轉距和輸出功 率之間的關系。 直流電動機的構造較復雜，價格也比交流電動機昂貴,維護維修也 較困難。近年來，由于變頻調速技術的發展，在中小功率的電動機調速 領域中，交流電動機正逐步取代直流電動機。盡管如此，由于直流電動機具有轉速穩定、便于大范圍平滑調速、起動轉矩較大等優點，因此，廣泛用于要求進行平滑、穩定、大范圍的 調速或需靈活控制起動、制動的生產機械。 交流驅動電機 三相異步感應電動機 三相異步感應電動機性能優越、結構簡單、成本較低目前在電動汽車上 三相異步感應電動機 已經得到很廣泛的應用。其結構主要由定子、轉子和它們之間的氣隙構成。 對定子繞組通往三相交流電源后，產生旋轉磁場并切割轉子，獲得轉矩。三 相交流異步電動機具有結構簡單、運行可靠、價格便宜、過載能力強及使用、 安裝、維護方便等優點,被廣泛應用于各個領域。 三相異步電動機的種類很多，但各類三相異步電動機的基本結構是相同的，它們都是由定子和轉子這倆大基本部分組成，在定子和轉子之間具有一定的 氣隙。此外，還有端蓋、軸承、 風扇、風扇罩、接線盒、吊環等其他附件。 在交流異步電動機中， 定子繞組流過依次相差 120 度相位角的三相交流 電時，產生旋轉磁場。該旋轉磁場在轉子繞組中產生感應電動勢，因為繞組 是閉合電路，所以產生感應電流，有電流的繞組導體在旋轉磁場中產生電磁 力，對轉軸形成電磁轉距帶動轉軸轉動。 定子三相繞組通入三相交流電即可產生旋轉磁場。當三相電流不斷地隨 時間變化時，所建立的合成磁場也不斷地在空間旋轉。旋轉磁場的旋轉方向與三相電流的相序一致，任意調換兩根電源進線，則旋轉 磁場反轉。定子旋轉磁場旋轉切割轉子繞組，轉子繞組產生感應電動勢，其方向由 “右手螺旋定則”確定。由于轉子繞組自身閉合，便有電流流過，并假定電 流方向與電動勢方向相同，轉子繞組感應電流在定子旋轉磁場作用下，產生 電磁力，其方向由“左手螺旋定則”判斷。該力對轉軸形成轉矩(稱電磁轉 矩)，并可見，它的方向與定子旋轉磁場(即電流相序)一致，于是，電動機在 電磁轉矩的驅動下，順著旋轉磁場的方向旋轉，且一定有轉子轉速。有轉速 差是異步電動機旋轉的必要條件，異步的名稱也由此而來。 三相交流異步電動機的 在三相交流異步電動機的機械特性圖中，存在兩個工作區：穩定運行區 和不穩定運行區。 在機械特性曲線的 AB 段， 當作用在電動機